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单片机制作GPS导航

'单片机制作GPS导航'
基于51单片机的简易GPS时钟制作(2009-04)明睿洁李胡潘琴局播送中心播出部GPS (Global Positioning System),又被称为全球卫星定位系统,是时下非常流行的一种校时 定位技术。而娠于这--技术的校吋定位系统更是被广泛的应用在我们生产生活的诸多领域。在正文开始前,我们有必要对GPS系统的系统组成和基木原理做一个简要的说明。一个完整的 GPS系统通常包括三个组成部分,即太空部分,监控部分和用户部分。太空部分包括24颗工作卫星, 它们以55°倾角分布在地球上空20?200Km的六个轨道而上,其运行周期为12个恒星时。这样的 卫星分布使的地球上任一位置都可以接收到至少六颗卫星的定位定时广播信号。监控部分由分布在全球的若干个跟踪站所组成的监控网络所构成,以站点的作用分工为标准的 话,这些基站乂可以被分为主控站,监控站和注入站。主控站在同一时间段内只有一个,其主要作 用是根据卫星的GPS观测数据,计算卫星的星历和卫星钟的修正参数,并将生成的修正指令发送给 注入站,随后注入站会实时将修正指令发送给卫星。除上述功能外主控站还对卫星进行控制。监控 站的作用是接收卫星信号,监测卫星的工作状态。注入站主耍实现地面站与卫星的数据通信。用户部分由GPS天线及相应的周边软硬件模块共同组成。其作用是接收GPS发送的定吋定位信 号,从中提取我们所需的信息并将这些信息以所需的方式反馈给用户。GPS的定位定吋原理若从工程角度去分析是相当复杂的,这里只做一个简要的说明:GPS卫星会 以固定的频率向所覆盖区域广播其位置和吋间数据信息,GPS接收设备会测量所接收到的卫星信号 的时间延迟并最终计算出接收设备到不同卫星的距离。只要同时接收到4颗卫星的数据就可以计算 出三维坐标,速度和时间。而就其定位方式來分类的话,还可将定位方式细分为单?点定位和差分定 位方式。详细的计算公式较复杂,这里不做说明。通过上文的介绍我想大家对GPS系统己经有了一个初步的认识,后文中我会一步一步详细的说 明一个娠于51单片机的GPS时钟的制作,希望能通过这-系统的的开发流程使大家对GPS系统有 一个更加全面更加深刻的认识。在实际使用GPS的过程中我们无须关心GPS的数据计算问题,这一功能是山DPS天线及其周边 模块完成的,H前己有许多成熟的0EU产品。因此设计GPS时钟系统的核心问题在于GPS天线模块 与单片机系统的数据通信和数据转换显示方而。要处理GPS天线模块数据,首先我们必须对所使用 的天线模块输出数据进行特征描述和分析。考虑到产品定位问题,在示例中我们采用GARMINGPS25LP作为GPS天线模块,GAR.MINGPS25LP 是典型的单点定位GPS器件,菇定位精度为15米左右,价位在千元左右,很适合作为家用GPS器 件的天线模块。GAR.VIINGPS25LP具备两种输出数据格式,其详细定义如下:1. GPS标准数据(GGA)$GPGGA, <1>, <2>, <3>, <4>, <5>, <6>, <7>, <8>, <9>, M, <10>, M, <11>, <12>, *hh<CRXLF><1>:UTC当地吋间,吋分秒格式!2>:纬度,ddmm. mnunni 格或!3〉:纬度半球,N或者S!4>:经度,ddmm. mnunni 格或!5>:经度半球,E或者W。<6>:GPS质戢参数。<7>:可用卫星数,00?12。<8>:水平精度,0.5?99.9。<9>:天线上下平均海拔,-999. 9?99999. 9米。<10>:海拔高度,-999. 9?9999. 9 米。差分GPS数据传输间隔吋间,单位秒,在非差分模式下为空!12>:差分基准站ID,非差分为空。2. 推荐最小GPS/TRANSTT数据(RMC)$GPRMC, <1>, <2>, <3>, <4>, <5>, <6>, <7>, <8>, <9>, <10>, <11>, <12>*hh<CRXLF><1>:UTC当地时间,时分秒格式!2>:工作状态,A二可用;V二接收器警报,不可用!3>:纬度,ddmm. mnunni 格或!4>:纬度半球,N或者S。<5>:经度,ddmm. mnunni 格或!6〉:经度半球,E或者W。<7>:对地速度,000.0?999. 9节。<8>:对地航向,000.0° ?359.9°<9>:UTC当地时间,ddmmyy格式!10〉:磁变!11>:磁变方向!12〉:工作模式,A= 口主,X差分,E=评估,N=数据无效。3. 3D速度信息(PGRMV)$PGRMV, <1>, <2>, <3>*hh<CRXLF>〈1>:克实东向速度!2〉:真实北向速度!3>:垂直速度。4. 出语句激活/屏蔽语句(PGRM0)$PGRMO<1>, <2>*hh<CRXLF><1>:H标语句名。<2>: H标语句状态参数。5. GPS板设置语句(PGRMC)$PGRMC, <1>, <2>, <3>, <4>, <5>, <6>, <7>, <8>, <9>, <10>, <11>, <12>, <13>, <14>*hh<CRXLF><1>:1作模式!2〉:海拔高度!3>?〈8>:地球数据索引!9〉:差分模式参数。<10>:NMEA波特率设置。速度过滤参数!12>:秒脉冲模式!13〉:秒脉冲脉宽设置!14>:默认值。在实际使用中,我们主耍通过串口來实现单片机与GARM1NGPS25LP间的通信。因这里只实现GPS 时钟功能,故我们只需通过串口向GPS输?$PGRM0,,2、$PGRMO,GPRMC, 1这样GPS就会连续输出$GPRMC数据。(利用超级终端可以简单的完成这一功能,当然也可以利用单- 片机进行初始化设置)在对GARMTNGPS25LP做了必要的初始化设定后,我们可以将设计重点转移到单片机部分來。这 里我们耍面对的问题冇三个:1. 单片机与DPS的硬件接口。2. 单片机与DPS的软件接口。3. DPS数据的显示。对于第一个问题,因GAR.MINGPS25LP输出的是标准串行数据,故我们可以将其串行数据口与单 片机直接对接(注意是交叉对接)。软件接口我会在下问做详细的解释,这里不做赘述。至于 数据显示方而,这里我们使用图形液晶显示模块完成,图形液晶显示模块包括两个加本部分, 即液晶面板和专用液晶面板控制IC。以图形液晶模块完成显示的优点在于它可以以更灵活友好 的方式显示数据内容,这-点是八段数码管和段状液晶而板做不到的。首先让我们來看一下GARMTNGPS25LP的通信接口定义,概图如下:H-Pinl -Pin2 -Pin3 -Pin4 -Pin5 -Pin6 -Pin7 -Pin8 -Pin9 -PinlO -Pinll -Pinl2图 1: GARMINGPS25LP 管脚图Pinl:TXD2,第二异步串行输出
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